碳纳米管的DNA修饰研究进展

对碳纳米管生物分子修饰的研究引起了科学家极大的兴趣,将碳纳米管应用到生物体系具有重要的价值.首要的是纳入生物体系的碳纳米管具有生物相容性和特殊的识别功能.因此,利用生物分子功能化碳纳米管是将碳纳米管纳入生物体系必须解决的一个关键问题.综述了DNA功能化碳纳米管的最新研究进展,并阐述了DNA功能化碳纳米管在生物传感器、电化学检测等方面的应用.     

基于碳纳米管的生物传感器研究进展

近年来,纳米材料得到广泛研究与应用,将纳米材料应用于生物传感器可以较大地提高传感器的响应性能,具有特殊结构的一雏纳米材料--碳纳米管为生物传感器的发展开辟了广阔的前景.综述了碳纳米管修饰电化学生物传感器研究中的最新进展,对基于碳纳米管的酶生物传感器、免疫传感器、DNA生物传感器的制备方法、优缺点进行了评述,并展望了碳纳米管修饰生物传感器研究的发展方向.     

二维材料MXenes在传感领域的应用研究进展

二维(2D)材料MXenes独特的结构、组成和物理化学特性,使其成为继石墨烯之后2D材料研究领域又一种"明星"材料.MXenes的应用范围从机械、光学、电子、储能等领域扩展到生物医学、环境保护等.这主要是由于其具有大比表面积、高导电性、丰富的表面功能基团、良好的生物相容性,以及可利用各种聚合物或纳米颗粒进行表面功能化,使其有望应用于精准的生物传感、有毒气体和液体污染物传感监测平台.目前,MXenes材料在传感领域的研究主要集中于电流型生物传感、生物/气体电阻传感和压电传感等.在生物电化学传感中,MXenes材料主要用作蛋白质、生物酶、生物发光材料等的固定化基质,以利用其大比表面积、高导电性的特性,提高电子传质效率和速率,从而达到提高传感灵敏度、降低检测限的目的;生物/气体电阻传感是基于MXenes材料对外来吸附分子(生物分子或气体分子)造成的电导率扰动的灵敏性反映,而MXenes材料对外来生物分子或气体分子的吸附是基于其丰富的功能基团(主要为-OH、-F、-O、-Cl等)与这些分子之间的相互作用;压电传感方面的研究主要集中于便携式或可穿戴式压电传感器,MXenes受应力作用,其层间距发生变化,导致其电导率发生变化而产生电信号.可见,在传感器的应用中,人们利用的是MXenes材料的大比表面积和导电性以及表面功能基团.但是,MXenes材料的导电性受表面功能基团的影响,这些基团在一定程度上会降低MXenes的导电性,甚至某些基团使其变为半导体,这不利于传感器高导电性的要求.事实上,功能基团和高电导率是一对矛盾体,研究工作需要在两者之间寻找最佳平衡点.另外,不同的功能基团对不同元素类型的MXenes材料的导电性影响也存在差别.因此,研究者在研究利用进一步的功能化修饰电极(例如修饰贵金属纳米粒子、碳纳米管等)来克服电导率的问题的同时,也在积极寻求更适合传感的不同元素类型的MXenes材料.本文简要概述了MXenes材料的制备、结构、性能研究进展,重点综述了为生物医学、环境保护应用而设计的MXenes传感器的构建及其最新研究进展,包括电流型生物传感、可穿戴式生物传感、MXenes还原电化学传感、生物电阻传感、气体电阻传感、压电/应变传感等.本文还讨论了MXenes材料在传感领域应用面临的困难和挑战.希望本文能在MXenes传感器的开发及应用中为研究者提供有益的指导和帮助.     

单壁碳纳米管-DNA复合物的微观结构和电化学性质

对单壁碳纳米管-DNA复合物(SWCNT-DNA)的微观结构和电化学性质进行了研究.TEM观察表明:通过DNA辅助超声,绝大多数成束单壁管离散为单根分散的碳管.AFM结果进一步证明DNA均匀缠绕在单根离散的碳纳米管外壁,形成稳定的SWCNT-DNA复合物.这一自组装过程同时也是碳管的纯化过程,催化剂颗粒在超声过程中被除去.初步探讨了SWCNT-DNA复合物的电化学电容性质,结果显示:通过与单链DNA(ss-DNA)的杂化作用,SWCNTs的电化学性质得到改善.与SWCNTs相比,SWCNT-DNA复合物的比电容提高了117.9%.     

碳纳米管及其复合材料在固体火箭推进剂中的应用研究进展

文章从碳纳米管、碳纳米管复合物及储氢碳纳米管三方面综述了碳纳米管及其复合材料在推进剂中的应用研究进展,总结了碳纳米管、碳纳米管复合物对推进剂及其组分的不同催化效果,指出碳纳米管复合物是推进剂燃烧催化剂未来研究的重点方向,同时分析了储氢碳纳米管的研究现状,提出储氢碳纳米管作为新型含能材料添加物是发展高能推进剂的可能途径之     

多孔硅制备及在太阳能电池中的应用研究进展

多孔硅是通过对单晶硅片进行电化学腐蚀或适当的化学腐蚀而形成的一种纳米结构半导体材料。多孔硅纳米材料因其巨大的表面积、可调谐的光学性质和良好的相容性，被广泛应用于电子器件、生物传感、化学传感、药物传递、生物芯片等诸多领域。当前研究的挑战主要在于开发更简单高效的多孔硅纳米材料合成方法以及提高其在实际应用中的表现。综述了多孔硅纳米材料的制备方法及其光致发光在太阳能电池领域中的应用。     

磷钼酸负载碳纳米管复合物的制备及其超级电容性能

以聚多巴胺包覆碳纳米管为载体, 借助聚多巴胺超强的粘附性, 利用简单的溶液浸渍法制备了磷钼酸负载碳纳米管(PMA@CNTs)复合物。通过傅里叶变换红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和电化学测试等对复合物的组成、结构、形态和超级电容性能进行了表征。结果表明: 聚多巴胺可将磷钼酸均匀且牢固地负载在碳纳米管上。在0.5 mol/L的H₂SO₄电解液中, 复合物的最大比容量为511.7 F/g, 最大能量密度可达66.8 Wh/kg, 相应的功率密度为1000 W/kg。经过1000次循环, 比容量无任何衰减。以上研究结果说明PMA@CNTs复合物在电化学储能领域拥有极好的发展前景。     

一体化可拉伸的多功能电化学传感纤维构建微量汗液健康监测织物（英文）

透气舒适的传感纺织品可以检测人体汗液中的多种生物标记物,是在日常生活中实现全面健康监测的有效途径.然而,目前的可穿戴柔性电化学纺织品缺乏伸展性,这可能会导致信号不稳定或在移动过程中损坏设备.此外,这些纺织品对多种指示器的集成度有限,需要较大的表面积和大量的汗液来激活传感器.在此,我们报告了一种一体化多功能电化学生物传感器纤维,该纤维具有可拉伸性,通过微量汗液即可检测汗液中的多种生物标志物.这种生物传感器是通过将多功能碳纳米管条带以螺旋状排列的方式负载在预先拉伸的聚合物纤维芯上从而充当微电极,并且两者之间具有稳定界面.此外,通过引入超亲水鞘层,提高了生物传感器的汗液捕获效率.该生物传感器能够同时监测pH、K⁺、Na⁺、葡萄糖、乳酸和尿酸六种生物标记物, 300%的应变下表现出稳定的传感性能.仅需1μL的汗液即可启动对六种生物标记物进行高效检测.由此编织的织物传感系统可以连续、实时地监测多种生物标记信息,从而完成人体健康状况的评估.     

碳纳米管的功能化及应用研究进展

碳纳米管作为一维纳米材料，具有优异的力学、电学和化学等性能，在智能纺织品、生物传感、重金属吸附、电储能、生物医学等诸多领域有着广泛的应用。为应对不同应用领域，对碳纳米管进行功能化得到广泛的关注。针对目前碳纳米管的功能化方法、应用机理和应用范畴进行综述，并分析所面临的主要问题及其发展前景。     

光电化学传感器及其在生物分析中的应用研究进展

光电化学传感器是近年来发展起来的一种基于化学或生物识别过程的分析设备,因具有响应快速、灵敏度高、设备简单、价格低廉且易于微型化等优点,在生命分析和环境分析等领域受到了广泛关注。首先介绍了光电化学传感器的基本原理、分类及用于构建该类传感器的光电活性纳米材料,在此基础上进一步综述了光电化学传感器在生物分析中的应用,如用于DNA检测、免疫传感及酶分析等。     

碳纳米管分散技术及碳纳米管-水泥基复合材料研究进展

应用碳纳米管(Carbon nanotubes,CNTs)对水泥基材料进行改性,能大幅度提高水泥基材料的抗折强度。综述了碳纳米管复合材料的国内外研究进展,主要探讨碳纳米管的分散技术,分析碳纳米管对水泥基材料性能的提高以及最佳掺入量,简要介绍了碳纳米管定向排列的研究进展。还指出了当前研究中存在的问题,并就今后的研究前景提出了一些建议。     

碳纳米管传感器的研究进展

综述了不同功能碳纳米管传感器(微型碳纳米管气体离子传感器、无线被动碳纳米管气体传感器、碳纳米管化学和力学传感器、碳纳米管阵列生物传感器、碳纳米管温度和风速传感器、碳纳米管神经毒气传感器)的制备、结构特点、性能和发展方向.     

单壁碳纳米管对微穿孔板吸声体吸声性能的影响

实验研究了单壁碳纳米管对微穿孔板吸声体吸声性能的影响。使用单壁碳纳米管对传统的微穿孔板吸声体进行表面修饰,得到复合微穿孔板吸声体,在阻抗管中测量得到其垂直入射吸声系数,并与复合之前的实验结果进行对比发现,经单壁碳纳米管表面修饰后的复合微穿孔板吸声体的吸声性能在低频范围内有明显的改进,吸声系数最大可提高约39.6%。对基于单壁碳纳米管表面修饰的复合微穿孔板吸声体的吸声机理进行探讨时发现,复合吸声体在微穿孔板吸声体共振吸声的基础上引入了单壁碳纳米管与微穿孔板界面的摩擦振动作用等辅助吸声机制使得其吸声性能变优。该研究结果为微纳复合吸声降噪结构的设计提供了研究思路。     

基于碳纳米管的三维编织复合材料健康监测技术

分析了三维编织复合材料试件结构健康监测技术现状,结合三维编织复合材料编织工艺,提出了碳纳米管在三维编织复合材料试件健康监测方面的应用方法。结果说明碳纳米管应用于三维编织复合材料整体结构监测是可行的。碳纳米管传感器在三维编织复合材料试件结构健康监测中具有优异的应变传感特性,且嵌入的碳纳米管传感器对复合材料的力学性能影响不大。这为内置碳纳米管传感器应用于复合材料制件的健康检测提供了一种新的综合和分布式技术,为先进智能复合材料的研发与应用提供了依据。     

Nanobiocomposite Electrochemical Biosensor Utilizing Synergic Action of Neutral Red Functionalized Carbon Nanotubes

Nano-Micro Letters - An amperometric hydrogen peroxide biosensor using a nanobiocomposite based on neutral red modified carbon nanotubes and co-immobilized glucose oxidase and horseradish...     

海藻酸钠-碳材料复合凝胶吸附水中污染物的研究进展

海藻酸钠的亲水性和其凝胶的三维网状结构赋予海藻酸钠水凝胶良好的吸附性能,成为处理水中污染物的理想吸附材料。碳材料如石墨烯、碳纳米管等因其具有较高的比表面积,常用于污染物的吸附,与海藻酸钠复合可进一步改善和丰富海藻酸钠凝胶的性能。针对海藻酸钠-碳材料复合凝胶吸附水中污染物的研究现状,以氧化石墨烯、碳纳米管和活性炭这3种碳材料为主线,简单总结了海藻酸钠-碳材料复合凝胶吸附水中污染物的研究进展,并提出需要解决的若干问题。     

新型碳基磁性复合吸波材料的研究进展

新型碳基磁性复合吸波材料因兼具质轻和高性能而成为当今电磁波吸收材料的研究主流。碳系吸波材料既有密度小、比表面大、电导率高等优点,也存在无磁性、阻抗匹配水平低等不足,常通过与磁损耗物质复合来构筑多样微结构、多元协同损耗机制的轻质复合材料,实现高强与宽频电磁波吸收。本文在总结国内外碳基复合材料吸波应用的研究基础上,以成分组成、复合方法、微观结构等为主线对比分析了新型石墨烯、碳纳米管、生物质多孔碳及其他碳系磁性复合吸波材料的研究进展,并指出了磁性碳系吸波材料存在的问题及未来发展趋势。      

Peptide nanotube-modified electrodes for enzyme-biosensor applications

The fabrication and notably improved performance of composite electrodes based on modified self-assembled diphenylalanine peptide nanotubes is described. Peptide nanotubes were attached to gold electrodes, and we studied the resulting electrochemical behavior using cyclic voltammetry and chronoamperometry. The peptide nanotube-based electrodes demonstrated a direct and unmediated response to hydrogen peroxide and NADH at a potential of +0.4 V (vs SCE). This biosensor enables a sensitive determination of glucose by monitoring the hydrogen peroxide produced by an enzymatic reaction between the glucose oxidase attached to the peptide nanotubes and glucose. In addition, the marked electrocatalytic activity toward NADH enabled a sensitive detection of ethanol using ethanol dehydrogenase and NAD+. The peptide nanotube-based amperometric biosensor provides a potential new tool for sensitive biosensors and biomolecular diagnostics.     

Electrochemical DNA biosensor based on conducting polyaniline nanotube array

Most of the recent developments in ultrasensitive detection of nucleic acid are based on the gold nanoparticles and carbon nanotubes as a medium of signal amplification. Here, we present an ultrasensitive electrochemical nucleic acid biosensor using the conducting polyaniline (PANI) nanotube array as the signal enhancement element. The PANI nanotube array of a highly organized structure was fabricated under a well-controlled nanoscale dimension on the graphite electrode using a thin nanoporous layer as a template, and 21-mer oligonucleotide probes were immobilized on these PANI nanotubes. In comparison with gold nanoparticle- or carbon nanotube-based DNA biosensors, our PANI nanotube array-based DNA biosensor could achieve similar sensitivity without catalytic enhancement, purification, or end-opening processing. The electrochemical results showed that the conducting PANI nanotube array had a signal enhancement capability, allowing the DNA biosensor to readily detect the target oligonucleotide at a concentration as low as 1.0 fM (approximately 300 zmol of target molecules). In addition, this biosensor demonstrated good capability of differentiating the perfect matched target oligonucleotide from one-nucleotide mismatched oligonucleotides even at a concentration of 37.59 fM. This detection specificity indicates that this biosensor could be applied to single-nucleotide polymorphism analysis and single-mutation detection.     

Formation of an adherent polyacrylonitrile/carbon nanotubes composite film onto a polyacrylonitrile brush electrografted on copper

An adherent polymer film based on a composite of polyacrylonitrile/multiwall carbon nanotubes (PAN/MWNTs) have been elaborated on a copper substrate. The first layer is an electrografted PAN brush on which of a subsequent layer of PAN/carbon nanotubes composite has been deposited by simple dipping from solution in dimethylformamide (DMF). MWNTs have been previously chemically functionalized with 3-cyanopropyltrichlorosilane to promote de-bundling and homogeneous dispersion of the carbon nanotubes in the composite.